李夕兵-复杂环境下的金属矿产资源回收方法与技术实例终稿.pdf

复杂环境下的矿产资源回收方法与复杂环境下的矿产资源回收方法与复杂环境下的矿产资源回收方法与复杂环境下的矿产资源回收方法与实例实例实例实例 Central South University 汇报人汇报人汇报人汇报人 李夕兵李夕兵李夕兵李夕兵汇报人汇报人汇报人汇报人 李夕兵李夕兵李夕兵李夕兵 中南大学资源与安全工程学院中南大学资源与安全工程学院中南大学资源与安全工程学院中南大学资源与安全工程学院中南大学资源与安全工程学院中南大学资源与安全工程学院中南大学资源与安全工程学院中南大学资源与安全工程学院 Emailxbli 电话电话电话电话13974870961 汇报提纲汇报提纲汇报提纲汇报提纲 三三三三 几点几点几点几点思考思考思考思考 二二二二 复杂环境下的矿产资源回收实例复杂环境下的矿产资源回收实例复杂环境下的矿产资源回收实例复杂环境下的矿产资源回收实例 2 2 2 2 近期金属矿山资源开采的重点区域近期金属矿山资源开采的重点区域近期金属矿山资源开采的重点区域近期金属矿山资源开采的重点区域 1 1 1 1 常规环境下的金属矿开采方法与技术常规环境下的金属矿开采方法与技术常规环境下的金属矿开采方法与技术常规环境下的金属矿开采方法与技术 一一一一金属矿山开采方法与重点回采区域金属矿山开采方法与重点回采区域金属矿山开采方法与重点回采区域金属矿山开采方法与重点回采区域 2 2 2 2 隐患露天矿规模化安全开采技术隐患露天矿规模化安全开采技术隐患露天矿规模化安全开采技术隐患露天矿规模化安全开采技术 1 1 1 1 空场与充填体环境下的矿柱回收方法空场与充填体环境下的矿柱回收方法空场与充填体环境下的矿柱回收方法空场与充填体环境下的矿柱回收方法 4 4 4 4 深部破碎矿体的非爆连续开采技术深部破碎矿体的非爆连续开采技术深部破碎矿体的非爆连续开采技术深部破碎矿体的非爆连续开采技术 3 3 3 3 海水环境下的海底基岩开采海水环境下的海底基岩开采海水环境下的海底基岩开采海水环境下的海底基岩开采 一一一一金属矿开采方法与重点回采区域金属矿开采方法与重点回采区域金属矿开采方法与重点回采区域金属矿开采方法与重点回采区域 1 常规环境下的金属矿开采方法与技术常规环境下的金属矿开采方法与技术常规环境下的金属矿开采方法与技术常规环境下的金属矿开采方法与技术 金属矿产资源由于其特定的赋存金属矿产资源由于其特定的赋存金属矿产资源由于其特定的赋存金属矿产资源由于其特定的赋存 环境环境环境环境，，，，使得矿体形态变化很大使得矿体形态变化很大使得矿体形态变化很大使得矿体形态变化很大，，，，且矿岩且矿岩且矿岩且矿岩 坚硬坚硬坚硬坚硬，，，，因此因此因此因此，，，，与煤炭开采相比与煤炭开采相比与煤炭开采相比与煤炭开采相比，，，，针对不针对不针对不针对不 同矿体形态同矿体形态同矿体形态同矿体形态，，，，必怾采用不同的回采方必怾采用不同的回采方必怾采用不同的回采方必怾采用不同的回采方 法法法法；；；；同时同时同时同时，，，，必怾采用爆破方法破碎岩石必怾采用爆破方法破碎岩石必怾采用爆破方法破碎岩石必怾采用爆破方法破碎岩石。。。。 浅部金属资源回采浅部金属资源回采浅部金属资源回采浅部金属资源回采露天开采露天开采露天开采露天开采 露天设备露天设备露天设备露天设备大型化大型化大型化大型化 边坡角度边坡角度边坡角度边坡角度增大增大增大增大 台阶高度台阶高度台阶高度台阶高度增大增大增大增大 运输系统运输系统运输系统运输系统GPS定位定位定位定位 随着浅部资源的枯竭随着浅部资源的枯竭随着浅部资源的枯竭随着浅部资源的枯竭，，，，越来越多的露天矿山转入地下开采越来越多的露天矿山转入地下开采越来越多的露天矿山转入地下开采越来越多的露天矿山转入地下开采，，，，随之产生了很随之产生了很随之产生了很随之产生了很 多的技术问题多的技术问题多的技术问题多的技术问题。。。。 露采与地采衔接露采与地采衔接露采与地采衔接露采与地采衔接 露采露采露采露采 地采地采地采地采 安全隔离层的确定安全隔离层的确定安全隔离层的确定安全隔离层的确定护顶采矿法与地压管理护顶采矿法与地压管理护顶采矿法与地压管理护顶采矿法与地压管理爆破与开挖对边坡的影响爆破与开挖对边坡的影响爆破与开挖对边坡的影响爆破与开挖对边坡的影响 深部硬岩开采深部硬岩开采深部硬岩开采深部硬岩开采 高应力高应力高应力高应力 高温高温高温高温 高井深高井深高井深高井深 岩爆岩爆岩爆岩爆 人心理人心理人心理人心理 提升提升提升提升 环境环境环境环境 有效致裂有效致裂有效致裂有效致裂 开开开开采方法变革采方法变革采方法变革采方法变革 1 1 1 1. . . .提升量提升量提升量提升量最小最小最小最小，，，，少贫化少贫化少贫化少贫化 2 2 2 2. . . .人的作业空间人的作业空间人的作业空间人的作业空间掩护空间或巷掩护空间或巷掩护空间或巷掩护空间或巷道道道道 3.3.3.3.岩石破碎岩石破碎岩石破碎岩石破碎诱导诱导诱导诱导、、、、能量调控能量调控能量调控能量调控 有效控制有效控制有效控制有效控制 诱导致诱导致诱导致诱导致裂裂裂裂与能量调控与能量调控与能量调控与能量调控 非爆连续开采方法非爆连续开采方法非爆连续开采方法非爆连续开采方法隔热与抗冲击支护隔热与抗冲击支护隔热与抗冲击支护隔热与抗冲击支护 中深部金属资源回收中深部金属资源回收中深部金属资源回收中深部金属资源回收地下开采地下开采地下开采地下开采 地下开采正在往深部发展地下开采正在往深部发展地下开采正在往深部发展地下开采正在往深部发展，，，，采矿方法向充填法过渡采矿方法向充填法过渡采矿方法向充填法过渡采矿方法向充填法过渡。。。。 空空空空 场场场场 法法法法 充充充充 填填填填 法法法法 空空空空 场场场场 法法法法 空空空空 场场场场 法法法法 2 近期金属矿山资源开采的重点区域近期金属矿山资源开采的重点区域近期金属矿山资源开采的重点区域近期金属矿山资源开采的重点区域 浅部隐患资源浅部隐患资源浅部隐患资源浅部隐患资源 深部矿体深部矿体深部矿体深部矿体 高寒地区矿体高寒地区矿体高寒地区矿体高寒地区矿体 海下基岩矿体海下基岩矿体海下基岩矿体海下基岩矿体 这些地区的金属资源开采都受到它们复杂这些地区的金属资源开采都受到它们复杂这些地区的金属资源开采都受到它们复杂这些地区的金属资源开采都受到它们复杂 的开采环境和受力特征的制约的开采环境和受力特征的制约的开采环境和受力特征的制约的开采环境和受力特征的制约。。。。 深部矿体深部矿体深部矿体深部矿体 地下矿山地下矿山地下矿山地下矿山，，，，每年以每年以每年以每年以 816米的速度往深部米的速度往深部米的速度往深部米的速度往深部 发展发展发展发展，，，，还将有大量矿还将有大量矿还将有大量矿还将有大量矿 山进入深部开采山进入深部开采山进入深部开采山进入深部开采。。。。 由于高应力与动力扰动联合作由于高应力与动力扰动联合作由于高应力与动力扰动联合作由于高应力与动力扰动联合作 用用用用，，，，引发岩爆引发岩爆引发岩爆引发岩爆、、、、大面积失稳与掌大面积失稳与掌大面积失稳与掌大面积失稳与掌 子面分区破裂子面分区破裂子面分区破裂子面分区破裂 高应力导致硬岩储有大量能量高应力导致硬岩储有大量能量高应力导致硬岩储有大量能量高应力导致硬岩储有大量能量 岩爆与分区破裂是高应力储能岩爆与分区破裂是高应力储能岩爆与分区破裂是高应力储能岩爆与分区破裂是高应力储能 的无恅释放的无恅释放的无恅释放的无恅释放 提出了动静组合加载和岩提出了动静组合加载和岩提出了动静组合加载和岩提出了动静组合加载和岩 体诱导破裂的思路体诱导破裂的思路体诱导破裂的思路体诱导破裂的思路 变革采矿方法变革采矿方法变革采矿方法变革采矿方法，，，，实现实现实现实现 深部能量有恅调控深部能量有恅调控深部能量有恅调控深部能量有恅调控 分区破裂分区破裂分区破裂分区破裂 0 3 6 9 1 2 开采深度 /k m 岩爆次数 /次 0 .20 .40 .60 .81 .01 .21 .4 岩爆岩爆岩爆岩爆 浅部残留矿柱浅部残留矿柱浅部残留矿柱浅部残留矿柱 多空区与充填体条件下开采多空区与充填体条件下开采多空区与充填体条件下开采多空区与充填体条件下开采，，，，矿岩破碎矿岩破碎矿岩破碎矿岩破碎，，，，地压显现大地压显现大地压显现大地压显现大，，，，安全性极差安全性极差安全性极差安全性极差。。。。 高阶段矿柱开采示意图高阶段矿柱开采示意图高阶段矿柱开采示意图高阶段矿柱开采示意图空场法开采遗留下的矿柱空场法开采遗留下的矿柱空场法开采遗留下的矿柱空场法开采遗留下的矿柱 这些隐患矿的回采这些隐患矿的回采这些隐患矿的回采这些隐患矿的回采，，，，要解决以下关键问题要解决以下关键问题要解决以下关键问题要解决以下关键问题 采空区的精确定位与测量采空区的精确定位与测量采空区的精确定位与测量采空区的精确定位与测量 安全高效的回收方法安全高效的回收方法安全高效的回收方法安全高效的回收方法（（（（保证开采的经济性保证开采的经济性保证开采的经济性保证开采的经济性）））） 空区与充填体的稳定空区与充填体的稳定空区与充填体的稳定空区与充填体的稳定（（（（爆破减震措施与方法爆破减震措施与方法爆破减震措施与方法爆破减震措施与方法）））） 高寒地区矿体高寒地区矿体高寒地区矿体高寒地区矿体 我国地处中纬度地区我国地处中纬度地区我国地处中纬度地区我国地处中纬度地区，，，，海拔海拔海拔海拔2500 m2500 m2500 m2500 m以上的高山高原地区占以上的高山高原地区占以上的高山高原地区占以上的高山高原地区占1 1 1 1／／／／6 6 6 6，，，，这些地这些地这些地这些地 区蕴藏着丰富的矿产资源区蕴藏着丰富的矿产资源区蕴藏着丰富的矿产资源区蕴藏着丰富的矿产资源。。。。 西部大开发西部大开发西部大开发西部大开发 西藏查明资源储量的矿产西藏查明资源储量的矿产西藏查明资源储量的矿产西藏查明资源储量的矿产41种种种种，，，，查查查查 明矿产地明矿产地明矿产地明矿产地107处处处处。。。。西藏铜资源储量总计达西藏铜资源储量总计达西藏铜资源储量总计达西藏铜资源储量总计达 3000万吨以上万吨以上万吨以上万吨以上，，，，占全国总量的一半以占全国总量的一半以占全国总量的一半以占全国总量的一半以 上上上上；；；；铅锌资源潜力超过铅锌资源潜力超过铅锌资源潜力超过铅锌资源潜力超过1500万吨万吨万吨万吨，，，，占全占全占全占全 国总量的三分之一国总量的三分之一国总量的三分之一国总量的三分之一；；；；国内铬矿自供部分国内铬矿自供部分国内铬矿自供部分国内铬矿自供部分 的的的的75％％％％以上来自西藏以上来自西藏以上来自西藏以上来自西藏。。。。在已查明资源储在已查明资源储在已查明资源储在已查明资源储 量的矿产中量的矿产中量的矿产中量的矿产中，，，，有有有有12种矿产居全国前种矿产居全国前种矿产居全国前种矿产居全国前5位位位位。。。。 与与与与陆地一样陆地一样陆地一样陆地一样，，，，沿海岸辽阔的大陆架沿海岸辽阔的大陆架沿海岸辽阔的大陆架沿海岸辽阔的大陆架 基岩内部赋存着丰富的矿产资源基岩内部赋存着丰富的矿产资源基岩内部赋存着丰富的矿产资源基岩内部赋存着丰富的矿产资源，，，，在陆在陆在陆在陆 地浅部资源即将开采殆尽的今天地浅部资源即将开采殆尽的今天地浅部资源即将开采殆尽的今天地浅部资源即将开采殆尽的今天，，，，海海海海底底底底 基岩矿体的开采基岩矿体的开采基岩矿体的开采基岩矿体的开采。。。。将成为我国矿产资源将成为我国矿产资源将成为我国矿产资源将成为我国矿产资源 开发的主要对象与重点开发的主要对象与重点开发的主要对象与重点开发的主要对象与重点。。。。 海下基岩开采海下基岩开采海下基岩开采海下基岩开采 必须攻克的技术难题必须攻克的技术难题必须攻克的技术难题必须攻克的技术难题必须攻克的技术难题必须攻克的技术难题必须攻克的技术难题必须攻克的技术难题 确定海底开采安确定海底开采安确定海底开采安确定海底开采安全隔层全隔层全隔层全隔层厚度厚度厚度厚度 为保证海底开采安全为保证海底开采安全为保证海底开采安全为保证海底开采安全，，，，预留护顶矿体预留护顶矿体预留护顶矿体预留护顶矿体，，，，护顶层太厚会护顶层太厚会护顶层太厚会护顶层太厚会 造成资源大量损失造成资源大量损失造成资源大量损失造成资源大量损失，，，，护顶层太薄对采矿安全构成威胁护顶层太薄对采矿安全构成威胁护顶层太薄对采矿安全构成威胁护顶层太薄对采矿安全构成威胁。。。。 开发低沉降安全高效开采工艺技术开发低沉降安全高效开采工艺技术开发低沉降安全高效开采工艺技术开发低沉降安全高效开采工艺技术 快速高强度海底采矿势必引起海床变形与沉降快速高强度海底采矿势必引起海床变形与沉降快速高强度海底采矿势必引起海床变形与沉降快速高强度海底采矿势必引起海床变形与沉降，，，，必怾必怾必怾必怾 研究与海底采矿相适应的低沉降高效采矿新工艺研究与海底采矿相适应的低沉降高效采矿新工艺研究与海底采矿相适应的低沉降高效采矿新工艺研究与海底采矿相适应的低沉降高效采矿新工艺。。。。 实现海底开采安全监测实现海底开采安全监测实现海底开采安全监测实现海底开采安全监测 海底开采环境复杂海底开采环境复杂海底开采环境复杂海底开采环境复杂，，，，极可能出现不均匀变形极可能出现不均匀变形极可能出现不均匀变形极可能出现不均匀变形，，，，必怾布必怾布必怾布必怾布 置合理的安全监测点置合理的安全监测点置合理的安全监测点置合理的安全监测点，，，，采用合理的安全检测技术采用合理的安全检测技术采用合理的安全检测技术采用合理的安全检测技术。。。。 二二二二、、、、复杂环境下金属矿产资源回收实例复杂环境下金属矿产资源回收实例复杂环境下金属矿产资源回收实例复杂环境下金属矿产资源回收实例 针对复杂环境下矿体破碎针对复杂环境下矿体破碎针对复杂环境下矿体破碎针对复杂环境下矿体破碎，，，，空区与充填体下开采环境差空区与充填体下开采环境差空区与充填体下开采环境差空区与充填体下开采环境差，，，，地压大地压大地压大地压大 等特点等特点等特点等特点，，，，提出了岩石与炸药合理匹配控制块度提出了岩石与炸药合理匹配控制块度提出了岩石与炸药合理匹配控制块度提出了岩石与炸药合理匹配控制块度、、、、安全孔底起爆弹改善安全孔底起爆弹改善安全孔底起爆弹改善安全孔底起爆弹改善 爆破效果爆破效果爆破效果爆破效果、、、、大爆破减震灾害控制大爆破减震灾害控制大爆破减震灾害控制大爆破减震灾害控制、、、、微差时间与盲炮识别微差时间与盲炮识别微差时间与盲炮识别微差时间与盲炮识别、、、、安全隔离层安全隔离层安全隔离层安全隔离层 确定等技术确定等技术确定等技术确定等技术，，，，并针对不同的开采环境并针对不同的开采环境并针对不同的开采环境并针对不同的开采环境，，，，给出了不同矿山环境下的高效给出了不同矿山环境下的高效给出了不同矿山环境下的高效给出了不同矿山环境下的高效 安全回收方法安全回收方法安全回收方法安全回收方法。。。。 1 1 1 1 空场与充填体环境下的矿柱回收方法空场与充填体环境下的矿柱回收方法空场与充填体环境下的矿柱回收方法空场与充填体环境下的矿柱回收方法 一次爆破炸药总量一次爆破炸药总量一次爆破炸药总量一次爆破炸药总量50t50t50t50t 最大段药量最大段药量最大段药量最大段药量3.5t3.5t3.5t3.5t 微震延期时间微震延期时间微震延期时间微震延期时间35ms,60ms35ms,60ms35ms,60ms35ms,60ms 炸药单耗炸药单耗炸药单耗炸药单耗0.43kg/t0.43kg/t0.43kg/t0.43kg/t 2000200020002000年左右年左右年左右年左右，，，，金价金价金价金价70707070多元多元多元多元/g/g/g/g，，，，太白金矿厚太白金矿厚太白金矿厚太白金矿厚大矿体品位只有大矿体品位只有大矿体品位只有大矿体品位只有2g2g2g2g多多多多。。。。于于于于2000200020002000年年年年9 9 9 9月月月月，，，， 太白金矿在太白金矿在太白金矿在太白金矿在1200m1200m1200m1200m中段开始试验分段凿岩阶段矿房法中段开始试验分段凿岩阶段矿房法中段开始试验分段凿岩阶段矿房法中段开始试验分段凿岩阶段矿房法，，，，同年同年同年同年10101010月该采矿方法在月该采矿方法在月该采矿方法在月该采矿方法在1200m1200m1200m1200m中中中中 段全面推广应用段全面推广应用段全面推广应用段全面推广应用。。。。分段凿岩阶段矿房法的实质是将矿块划分为矿房和矿柱分段凿岩阶段矿房法的实质是将矿块划分为矿房和矿柱分段凿岩阶段矿房法的实质是将矿块划分为矿房和矿柱分段凿岩阶段矿房法的实质是将矿块划分为矿房和矿柱。。。。第一步骤第一步骤第一步骤第一步骤 回采矿房回采矿房回采矿房回采矿房，，，，第二步骤回采矿柱第二步骤回采矿柱第二步骤回采矿柱第二步骤回采矿柱。。。。由于上中段采用的采矿方法为有底柱阶段崩落法由于上中段采用的采矿方法为有底柱阶段崩落法由于上中段采用的采矿方法为有底柱阶段崩落法由于上中段采用的采矿方法为有底柱阶段崩落法，，，，为为为为 保证不贫化保证不贫化保证不贫化保证不贫化。。。。加之矿柱的回采又缺乏充分的技术准备加之矿柱的回采又缺乏充分的技术准备加之矿柱的回采又缺乏充分的技术准备加之矿柱的回采又缺乏充分的技术准备，，，，致使致使致使致使1200m1200m1200m1200m中段实际上只回采中段实际上只回采中段实际上只回采中段实际上只回采 了矿房了矿房了矿房了矿房，，，，留下大量顶底柱和间柱留下大量顶底柱和间柱留下大量顶底柱和间柱留下大量顶底柱和间柱。。。。 开开开开采实例之一采实例之一采实例之一采实例之一太白金矿空区环境下太白金矿空区环境下太白金矿空区环境下太白金矿空区环境下的二步矿的二步矿的二步矿的二步矿柱回收柱回收柱回收柱回收 水平扇形深孔阶段崩落法回采矿柱水平扇形深孔阶段崩落法回采矿柱水平扇形深孔阶段崩落法回采矿柱水平扇形深孔阶段崩落法回采矿柱 空区位置清楚空区位置清楚空区位置清楚空区位置清楚 解决途径解决途径解决途径解决途径保证回采矿柱保证回采矿柱保证回采矿柱保证回采矿柱 安全高效回采安全高效回采安全高效回采安全高效回采，，，，运用中深运用中深运用中深运用中深 孔落矿孔落矿孔落矿孔落矿、、、、微差减震微差减震微差减震微差减震 主主主主要问题要问题要问题要问题爆破震动爆破震动爆破震动爆破震动 理理理理论依据论依据论依据论依据大爆破能量不到大爆破能量不到大爆破能量不到大爆破能量不到10101010用于震动用于震动用于震动用于震动 0 2 4 6 8 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 钟形波 矩形波 指数衰减波 γE/Cp Ew/Ei 实测爆破震动信号实测爆破震动信号实测爆破震动信号实测爆破震动信号实测爆破震动信号实测爆破震动信号实测爆破震动信号实测爆破震动信号 雷管实际起爆时刻识别雷管实际起爆时刻识别雷管实际起爆时刻识别雷管实际起爆时刻识别雷管实际起爆时刻识别雷管实际起爆时刻识别雷管实际起爆时刻识别雷管实际起爆时刻识别 爆破震动信号分离爆破震动信号分离爆破震动信号分离爆破震动信号分离爆破震动信号分离爆破震动信号分离爆破震动信号分离爆破震动信号分离 任意延期时间信号叠加任意延期时间信号叠加任意延期时间信号叠加任意延期时间信号叠加任意延期时间信号叠加任意延期时间信号叠加任意延期时间信号叠加任意延期时间信号叠加 最优微差延期时间最优微差延期时间最优微差延期时间最优微差延期时间最优微差延期时间最优微差延期时间最优微差延期时间最优微差延期时间 微差延期时间与降震率的关系微差延期时间与降震率的关系微差延期时间与降震率的关系微差延期时间与降震率的关系 雷管实际起爆时刻识别雷管实际起爆时刻识别雷管实际起爆时刻识别雷管实际起爆时刻识别 微差爆破震动的速度微差爆破震动的速度微差爆破震动的速度微差爆破震动的速度- - - -时程曲线时程曲线时程曲线时程曲线 子信号的分离子信号的分离子信号的分离子信号的分离 解解解解决途径决途径决途径决途径精确微差减震精确微差减震精确微差减震精确微差减震 不同加载波条不同加载波条不同加载波条不同加载波条 件作用下以弹件作用下以弹件作用下以弹件作用下以弹 性波形式耗散性波形式耗散性波形式耗散性波形式耗散 的能量值的能量值的能量值的能量值 以此为基础著有以此为基础著有以此为基础著有以此为基础著有爆破震动信号分析与灾害控制爆破震动信号分析与灾害控制爆破震动信号分析与灾害控制爆破震动信号分析与灾害控制，，，，科学技术出版社科学技术出版社科学技术出版社科学技术出版社，，，，2008 抱伦金矿区抱伦金矿区抱伦金矿区抱伦金矿区的的的的民采是在民采是在民采是在民采是在1990199019901990年下半年开始的年下半年开始的年下半年开始的年下半年开始的，，，，民采期间主要采用民采期间主要采用民采期间主要采用民采期间主要采用“之之之之”字形空场法字形空场法字形空场法字形空场法 开采开采开采开采，，，，并形成了上下数百米并形成了上下数百米并形成了上下数百米并形成了上下数百米、、、、长达整个矿体长度的采空区长达整个矿体长度的采空区长达整个矿体长度的采空区长达整个矿体长度的采空区。。。。1994199419941994、、、、1995199519951995年个别民采空年个别民采空年个别民采空年个别民采空 区深度达区深度达区深度达区深度达200m200m200m200m，，，，这些采空区数量大这些采空区数量大这些采空区数量大这些采空区数量大，，，，上下连通上下连通上下连通上下连通，，，，采空区面积达采空区面积达采空区面积达采空区面积达80000m280000m280000m280000m2，，，，对矿山深部对矿山深部对矿山深部对矿山深部 的开采构成重大安全隐患的开采构成重大安全隐患的开采构成重大安全隐患的开采构成重大安全隐患。。。。受民采方法的制约受民采方法的制约受民采方法的制约受民采方法的制约，，，，矿床采空区中存在有大量位置不详的矿床采空区中存在有大量位置不详的矿床采空区中存在有大量位置不详的矿床采空区中存在有大量位置不详的 高品位残矿资源高品位残矿资源高品位残矿资源高品位残矿资源，，，，其品位高达其品位高达其品位高达其品位高达20g/t20g/t20g/t20g/t- - - -40g/t40g/t40g/t40g/t，，，，黄金储量约黄金储量约黄金储量约黄金储量约3000kg3000kg3000kg3000kg。。。。 开开开开采实例采实例采实例采实例之二之二之二之二抱伦金矿空抱伦金矿空抱伦金矿空抱伦金矿空区环境区环境区环境区环境下的残矿回下的残矿回下的残矿回下的残矿回收收收收 9410空区空区空区空区 9397空区空区空区空区9335空区空区空区空区 空区范围大空区范围大空区范围大空区范围大，，，，不规则不规则不规则不规则，，，，且空间位置和且空间位置和且空间位置和且空间位置和 形态无法精确定位形态无法精确定位形态无法精确定位形态无法精确定位；；；； 残留矿品位高残留矿品位高残留矿品位高残留矿品位高，，，，不规则不规则不规则不规则，，，，且分布广泛且分布广泛且分布广泛且分布广泛 解决途径解决途径解决途径解决途径先空区调查与探测定先空区调查与探测定先空区调查与探测定先空区调查与探测定 位位位位，，，，对不同的空区与残矿的关系对不同的空区与残矿的关系对不同的空区与残矿的关系对不同的空区与残矿的关系，，，， 选用不同的回收方法选用不同的回收方法选用不同的回收方法选用不同的回收方法。。。。 主要问题主要问题主要问题主要问题空区分布多样性影响残矿回采空区分布多样性影响残矿回采空区分布多样性影响残矿回采空区分布多样性影响残矿回采 理论依据理论依据理论依据理论依据现场调查空区与残留矿体空间位置关系现场调查空区与残留矿体空间位置关系现场调查空区与残留矿体空间位置关系现场调查空区与残留矿体空间位置关系，，，，选用不同采矿方法选用不同采矿方法选用不同采矿方法选用不同采矿方法 解决途径解决途径解决途径解决途径以中深孔落矿为主的多种采矿方法并行以中深孔落矿为主的多种采矿方法并行以中深孔落矿为主的多种采矿方法并行以中深孔落矿为主的多种采矿方法并行 1-矿体矿体矿体矿体；；；；2-空区空区空区空区 1-民采天井民采天井民采天井民采天井；；；；2-民采民采民采民采“之之之之”字型回采进字型回采进字型回采进字型回采进 路路路路；；；；3-民采沿脉巷道民采沿脉巷道民采沿脉巷道民采沿脉巷道；；；；4-残矿残矿残矿残矿 1-顶柱顶柱顶柱顶柱；；；；2-空区空区空区空区；；；；3-间柱间柱间柱间柱；；；；4-人行通风天人行通风天人行通风天人行通风天 井井井井；；；；5-出矿进路出矿进路出矿进路出矿进路；；；；6-脉外运输平巷脉外运输平巷脉外运输平巷脉外运输平巷 空空空空 区区区区 类类类类 型型型型 1 2 1 4 2 4 3 1 3 2 II 1 2 3 4 6 7 5 8410 5 5 1、矿体 2、炮孔 3、分段凿岩巷道 4、老采空区 5、脉外平巷 6、联络巷道 7、脉外天井 8、穿脉 9、围岩 II 54 1、 顶 柱 2、 老 采 空 区 3、 间 柱 4、 人 行 通 风 天 井 5、 出 矿 进 路 6、 脉 外 运 输 平 巷 7、 炮 孔 8、 脉 外 天 井 9、 脉 外 天 井 联 络 巷 1 3 2 4 6 6 7 8 ９ 8９ ⅠⅠⅠⅠ ⅡⅡⅡⅡ ⅢⅢⅢⅢ ⅣⅣⅣⅣ ⅤⅤⅤⅤ ⅠⅠⅠⅠ ⅢⅢⅢⅢ ⅣⅣⅣⅣ ⅤⅤⅤⅤ ⅡⅡⅡⅡ Ⅰ-ⅠⅠ-ⅠⅠ-ⅠⅠ-ⅠⅡ-ⅡⅡ-ⅡⅡ-ⅡⅡ-Ⅱ Ⅲ-ⅢⅢ-ⅢⅢ-ⅢⅢ-Ⅲ Ⅳ-ⅣⅣ-ⅣⅣ-ⅣⅣ-Ⅳ Ⅴ-ⅤⅤ-ⅤⅤ-ⅤⅤ-Ⅴ 1 4 5 2 6 2 4 7 3 8 5 6 9 107 5 6 5 9 9 7 10 说明 1民采天井；2“之”形民采进路； 3民采沿脉巷；4空区残矿； 5脉外凿岩巷道；6脉外斜井； 7出矿穿脉巷；8中深孔； 9脉外天井；10脉外运输巷 5 1 1 1 采采采采 矿矿矿矿 方方方方 法法法法 全分段预裂挤压一次爆破采矿法全分段预裂挤压一次爆破采矿法全分段预裂挤压一次爆破采矿法全分段预裂挤压一次爆破采矿法 分段回采高度分段回采高度分段回采高度分段回采高度10m 全分段单循环作业全分段单循环作业全分段单循环作业全分段单循环作业 新城金矿矿石品位中等偏高新城金矿矿石品位中等偏高新城金矿矿石品位中等偏高新城金矿矿石品位中等偏高，，，，平均品位为平均品位为平均品位为平均品位为3.5g/t3.5g/t3.5g/t3.5g/t；；；；矿体埋藏深矿体埋藏深矿体埋藏深矿体埋藏深，，，，矿体倾角一矿体倾角一矿体倾角一矿体倾角一 般为般为般为般为3030303040404040，，，，平均厚度为平均厚度为平均厚度为平均厚度为59m59m59m59m，，，，走向长度为走向长度为走向长度为走向长度为160160160160～～～～220m220m220m220m。。。。一步矿房采用机械一步矿房采用机械一步矿房采用机械一步矿房采用机械 化上向分层充填法开采化上向分层充填法开采化上向分层充填法开采化上向分层充填法开采，，，，已结束已结束已结束已结束，，，，二步矿房为充填体环境下的矿柱回收采场二步矿房为充填体环境下的矿柱回收采场二步矿房为充填体环境下的矿柱回收采场二步矿房为充填体环境下的矿柱回收采场。。。。 开采实例之三开采实例之三开采实例之三开采实例之三 新城金矿充填体环境下的矿柱回收新城金矿充填体环境下的矿柱回收新城金矿充填体环境下的矿柱回收新城金矿充填体环境下的矿柱回收 大区域作业空间安全环境构建大区域作业空间安全环境构建大区域作业空间安全环境构建大区域作业空间安全环境构建 大空间超限控制爆破实施大空间超限控制爆破实施大空间超限控制爆破实施大空间超限控制爆破实施 高天井一次爆破成井高天井一次爆破成井高天井一次爆破成井高天井一次爆破成井 大规模爆破安全控制大规模爆破安全控制大规模爆破安全控制大规模爆破安全控制 预护顶中深孔凿岩嗣后分段充填法预护顶中深孔凿岩嗣后分段充填法预护顶中深孔凿岩嗣后分段充填法预护顶中深孔凿岩嗣后分段充填法 主要问题主要问题主要问题主要问题爆破爆破爆破爆破震动震动震动震动、、、、作业危险系数高作业危险系数高作业危险系数高作业危险系数高 解决途径解决途径解决途径解决途径精确微差精确微差精确微差精确微差减震减震减震减震, 树脂锚杆树脂锚杆树脂锚杆树脂锚杆＋＋＋＋金属网金属网金属网金属网喷浆的支护系统喷浆的支护系统喷浆的支护系统喷浆的支护系统 起爆药包的制作孔内装药形式 炮孔联线 爆破网络 金属网 管缝式锚杆 混凝土 采场预控顶支护技术采场预控顶支护技术采场预控顶支护技术采场预控顶支护技术装药结构与起爆网路装药结构与起爆网路装药结构与起爆网路装药结构与起爆网路 微差爆破盲炮快速识别技术微差爆破盲炮快速识别技术微差爆破盲炮快速识别技术微差爆破盲炮快速识别技术 解决途径解决途径解决途径解决途径采空区探测与准确采空区探测与准确采空区探测与准确采空区探测与准确 定位定位定位定位; ; ; ;临界隔离层厚度确定临界隔离层厚度确定临界隔离层厚度确定临界隔离层厚度确定; ; ; ;深深深深 孔崩矿不间断采矿孔崩矿不间断采矿孔崩矿不间断采矿孔崩矿不间断采矿 典型实例典型实例典型实例典型实例 2. 隐隐隐隐患露天患露天患露天患露天矿规矿规矿规矿规模化安全开采技术模化安全开采技术模化安全开采技术模化安全开采技术 中中中中国国国国 栾川钼矿栾川钼矿栾川钼矿栾川钼矿 全球钼资源分布全球钼资源分布全球钼资源分布全球钼资源分布 其它其它其它其它 存在问题存在问题存在问题存在问题矿区内存在大量的矿区内存在大量的矿区内存在大量的矿区内存在大量的 规模不等规模不等规模不等规模不等、、、、空间重叠空间重叠空间重叠空间重叠、、、、形态各形态各形态各形态各 异的采空区异的采空区异的采空区异的采空区；；；；常规方法开采效常规方法开采效常规方法开采效常规方法开采效 率低率低率低率低，，，，成本高成本高成本高成本高，，，，易导致人员伤易导致人员伤易导致人员伤易导致人员伤 亡亡亡亡、、、、设备损毁设备损毁设备损毁设备损毁 科研成效科研成效科研成效科研成效开发开发开发开发 了隐患露天矿千了隐患露天矿千了隐患露天矿千了隐患露天矿千 万吨级规模化安万吨级规模化安万吨级规模化安万吨级规模化安 全开采技术全开采技术全开采技术全开采技术 获国家科技获国家科技获国家科技获国家科技 进步二等奖进步二等奖进步二等奖进步二等奖 （（（（2007200720072007）））） 项目背景项目背景项目背景项目背景我国金属矿山存在大量隐患 矿产资源，占现有矿山资源总量的30- 35；栾川钼矿被称为“中国钼都”，资 源储量世界第一，占全球的10，全国 26，矿区隐患资源高达40，矿山生产 效率低，成本高，安全性极差，且资源 损失严重。为安全高效开发我国钼资 源，朱镕基、曾培炎、邹家华曾对栾川 钼矿隐患矿安全开采问题亲自作出批示。 开开开开采实例采实例采实例采实例之四之四之四之四 栾川钼矿复杂采空区环境下的露天开采栾川钼矿复杂采空区环境下的露天开采栾川钼矿复杂采空区环境下的露天开采栾川钼矿复杂采空区环境下的露天开采 安全隔离层综合确定安全隔离层综合确定安全隔离层综合确定安全隔离层综合确定 解决途径解决途径解决途径解决途径空区自动激光扫描系统空区自动激光扫描系统空区自动激光扫描系统空区自动激光扫描系统CALSCALSCALSCALS、、、、安全隔离层综合确定安全隔离层综合确定安全隔离层综合确定安全隔离层综合确定 主要问题主要问题主要问题主要问题空区的准确定位与三维成图空区的准确定位与三维成图空区的准确定位与三维成图空区的准确定位与三维成图、、、、安全隔离层厚度计算安全隔离层厚度计算安全隔离层厚度计算安全隔离层厚度计算 引引引引进英国进英国进英国进英国MDL公司的激光三维扫描系统公司的激光三维扫描系统公司的激光三维扫描系统公司的激光三维扫描系统，，，，在栾川钼矿进行在栾川钼矿进行在栾川钼矿进行在栾川钼矿进行了探了探了探了探测测测测，，，，取取取取 得了很好的得了很好的得了很好的得了很好的效果效果效果效果，，，，为为为为彻底解决栾川钼矿地下空区危害提供足够的彻底解决栾川钼矿地下空区危害提供足够的彻底解决栾川钼矿地下空区危害提供足够的彻底解决栾川钼矿地下空区危害提供足够的信息信息信息信息。。。。 实现了隐患矿体露天深孔崩矿不间断采矿实现了隐患矿体露天深孔崩矿不间断采矿实现了隐患矿体露天深孔崩矿不间断采矿实现了隐患矿体露天深孔崩矿不间断采矿 米 米 米 大孔逆向爆破大孔逆向爆破大孔逆向爆破大孔逆向爆破 成井与侧向崩成井与侧向崩成井与侧向崩成井与侧向崩 矿方法矿方法矿方法矿方法 地表垂直深孔地表垂直深孔地表垂直深孔地表垂直深孔 分层爆破倒漏分层爆破倒漏分层爆破倒漏分层爆破倒漏 斗落矿法斗落矿法斗落矿法斗落矿法 改变了矿山原有的先进行空区充填改变了矿山原有的先进行空区充填改变了矿山原有的先进行空区充填改变了矿山原有的先进行空区充填、、、、后开采的高成本低效率的方后开采的高成本低效率的方后开采的高成本低效率的方后开采的高成本低效率的方 法法法法，，，，开发了隐患露天矿千万吨级规模化安全开采技术开发了隐患露天矿千万吨级规模化安全开采技术开发了隐患露天矿千万吨级规模化安全开采技术开发了隐患露天矿千万吨级规模化安全开采技术，，，，使矿山生产能力使矿山生产能力使矿山生产能力使矿山生产能力 从从从从5000500050005000吨吨吨吨/ / / /天提高到天提高到天提高到天提高到30000300003000030000吨吨吨吨/ / / /天天天天，，，，实现了我国在地下开采转露天开采这实现了我国在地下开采转露天开采这实现了我国在地下开采转露天开采这实现了我国在地下开采转露天开采这 一特殊环境下一特殊环境下一特殊环境下一特殊环境下、、、、建设年产建设年产建设年产建设年产1000100010001000万吨级大型矿山的先例万吨级大型矿山的先例万吨级大型矿山的先例万吨级大型矿山的先例。。。。 3 3 3 3 海水环境下的海底基岩开采海水环境下的海底基岩开采海水环境下的海底基岩开采海水环境下的海底基岩开采 获中国黄金协会获中国黄金协会获中国黄金协会获中国黄金协会 科学技术特等奖科学技术特等奖科学技术特等奖科学技术特等奖 2010201020102010 研发技术研发技术研发技术研发技术海底开采模拟试验平台海底开采模拟试验平台海底开采模拟试验平台海底开采模拟试验平台 岩层微扰低沉降房柱式开采岩层微扰低沉降房柱式开采岩层微扰低沉降房柱式开采岩层微扰低沉降房柱式开采 絮状层解功能全尾充填塔与充填接顶工艺絮状层解功能全尾充填塔与充填接顶工艺絮状层解功能全尾充填塔与充填接顶工艺絮状层解功能全尾充填塔与充填接顶工艺 岩层变形与地下水观测系统岩层变形与地下水观测系统岩层变形与地下水观测系统岩层变形与地下水观测系统 解决途径解决途径解决途径解决途径 合理安全隔离层设置合理安全隔离层设置合理安全隔离层设置合理安全隔离层设置 合理的开采顺恅与采合理的开采顺恅与采合理的开